工业合成氨

工业合成氨
工业合成氨： N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △ S=-198.2J/(K ·mol) △ H=-92.2KJ/mol
合成氨反应的特点：
1.可逆反应
2. 放热反应
3.气体体积减小的反应
利用所学理论分析工业合成氨的适宜条件？
一、合成氨反应的方向
△H-T△S＝-92.2kJ· mol－1＋298K×198.2J· K － 1· mol－1 ＝－33.1kJ· mol－1＜0， 故该反应在298K时能自发进行
（1）从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能转化为 三氧化硫，可控制的反应条件是 常压、450 ℃、催化 剂。 （2）实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度 其原因是：在此温度下催化剂的活性最高。 （3）实际生产中，采用的压强为常压，其原因是在 常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若采用高 压，平衡能向右移动，但效果并不明显，比起高压设 备，得不偿失。 （4）在生产中，通入过量空气的目是增大反应物O2 的浓度，提高SO2的转化率。 (5)尾气中有SO2必须回收是为了防止污染环境。
温度 催化剂
浓度
练习 1.1913年德国化学家哈伯发明了以低成 本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长 的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图，其中
为提高原料转化率而采取的措施是( B )
A．①②③ C．①③⑤
B．②④⑤ D．②③④
不同压强SO2的转化率（%）
1.0×105Pa 5.0×105Pa 1.0×106Pa 5.0×106Pa 1.01×107Pa
450℃ 97.5%
98.9%
99.2%
99.6%
99.7%
500℃ 85.5%
92.9%
94.9%
97.7%
98.3%
已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) △H＜0 其实验数据见表 （1）从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能转化为三氧 化硫，可控制的反应条件 。 （2）实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度其原 因是 。 （3）实际生产中，采用的压强为常压，其原因是 。 （4）在生产中，通入过量空气的目是 。 (5)尾气中有SO2必须回收是为了 。
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二、合成氨反应的限度
影响合成氨反应的限度的因素有哪些？从反应限度角度 考虑应选择什么条件？
温度
低温
压强
浓度
高压
N2:H2=1:3
练习 1.合成氨所需要的氢气可由煤与水反应制得，
其中有如下反应：CO(g)＋H2O(g) ( C)
①降低温度 ②增大压强
CO2(g)＋H2(g)
，△H﹤0. 欲提高CO的转化率可采用的方法是
③使用催化剂
④增大CO的浓度
A. ①②③
⑤增大水蒸气的浓度
C. ①⑤ D. ⑤
B. ④⑤
三、合成氨反应的速率
影响合成氨反应的速率的因素有哪些？从反应速率角度 考虑应选择什么条件？
温度 压强 浓度 催化剂
高温 高压 增大N2、H2浓度 Fe（铁触媒）
四、合成氨的适宜条件
条件 压强 工业合成氨的适宜条件 在设备条件允许的前提下，尽量采取高 压(1×107~1×108Pa) 700K,考虑速率，催化剂的适宜温度(该 温度下催化剂活性最大) 铁做催化剂 不断的补充反应物，及时的分离出产物， N2、 H2的物质的量之比1:2.8
化学反应条件的优化
——工业合成氨
【课标要求】 1.运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的 影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题，能 讨论化学反应条件的选择和优化。 2.针对典型案例，能从限度、速率等角度对化学反应 和化工生产条件进行综合分析。 【学习目标】 1.掌握应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成 氨的适宜条件。 2.初步学会应用化学原理选择化工生产条件的思想和 方法。